灭 火剂与 偶燃材料 三聚氰胺浸渍纸层压阻燃地板的燃烧性能 高金贵 。李双昌 ,陈志林 ,孙伟圣。 (1.北华大学林学院,吉林吉林132013; 2.中国林业科学研究院木材工业研究所,北京100091;3.久盛地板有限公司,浙江湖州313009) 摘 要:在纤维拌胶的同时加入阻燃剂,并优化生产工艺, 灾死亡人数的70 以上。木地板作为一种重要的铺地 材料,一旦发生火灾,直接暴露火场中,因此阻燃木地板 生产阻燃高密度纤维板作为地板基材,开发三聚氰胺浸渍纸层 压阻燃地板。根据GB/T 17657—1999《人造板及饰面人造板 在消防安全中具有重要作用。 笔者采用在施胶过程中同时施加阻燃剂的工艺生产 高密度纤维板做地板基材,开发一种三聚氰胺浸渍纸层 压阻燃地板,具有工艺简单、价格低廉、绿色环保等特点, 并用锥形量热仪对地板的燃烧性能进行分析。 1材料和方法 理化性能试验方法》规定的方法,检测所生产强化地板的密度、 含水率、吸水厚度膨胀率、内结合强度、静曲强度和甲醛释放 量,并采用锥形量热仪测试和对比地板的燃烧性能。结果表 明:生产的阻燃地板符合GB/T 18102—2007((浸渍纸层压木质 地板》中规定要求,与普通强化木地板相比阻燃地板点燃时间 延长了8 S,pkHRR下降了62 ,Av—HRR下降了31.7 , EHC下降了11.5 ,THR值下降了21.8,阻燃效果明显。 lI 1 材料 关键词:三聚氰胺浸渍纸层压阻燃地板;锥形量热仪;燃 烧性能 阻燃剂:氮磷系阻燃剂,固含量52 ,它具有无毒、 无污染、阻燃效率高等特点,试验表明当阻燃剂添加量达 文献标志码:A 中图分类号:X924.4。TU545 到板重的8 时,板材的燃烧性能可达到GB 8624—2006 《建筑材料及其制品燃烧性能分级》中规定的难燃等级。 文章编号:1009—0029(2O11)07—0634—04 木纤维:杂木纤维,含水率4 ,主要原料为杨木。 近年来我国每年发生火灾约为15万起,其中家庭火 胶黏剂:脲醛树脂,固含量53 ,pH8.0,固化时间 9O~100 S,游离甲醛0.07 。 ¨。’¨¨|_・- ¨¨¨・‘’'|¨…・。ll¨I_…_lhI一 。l¨I_ 灾5万余起,约占总数的三分之一,死亡800余人,占火 “- ・… --“l…-・・’¨¨¨ 。ll¨1 ・。l_¨一・…l¨-l‘ll¨ -”¨¨・ ¨¨¨一’ I-・0ll¨I 。_ll¨一 ll¨l。 l‘1.-。ll¨¨ 出导致性能下降;而浸水温度对两种涂料的影响则与浸 水时间密切相关。这证明用微胶囊技术包裹APP可以 有效地改善水性膨胀型防火涂料耐水性差的问题。 参考文献: [1]徐晓楠,周政懋.防火涂料EM].北京:化学工业出版社,2004. E2]wu Q,Lu JP,Qu P,J.Preparation and characterization of micro— capsulated phosphorus and its flame retardant mechanism in halogen —free{lame retardant polyolefins[J].Polymer International,2003, 52(8):1326—1331. E32舒万良,熊联明.微胶囊红磷阻燃剂的研究进展EJ].中国塑料, 2O02,16(1):】2. The inflHence to flame retardance characteristics of flame retardant painting by micrOencapsulatiOn flame retardant 作者简介:韩晓宁(1973一),女,四川雅安人,重庆 市消防总队消防产品质量监督检验站站长,工程师,工 程硕士,主要从事消防产品技术研究和消防产品质量 检验工作,重庆市巴南区李家沱红光大道65号, 400054。 一一一一一一一一一一 一HAN Xiao—ning ,DING Lu ,HU Yuan ,JIANG Li (1.Chongqing General Fire Brigade,Chongqing 401121, China,2.State Key Laboratory of Fire Science,University of Science and Technology of China,Anhui Hefei 230026,China) Abstract:A waterborne intumescent fire—retardant painting was 收稿日期:2011—03—16 634 Fire Science and Technology,July 2011,Vol 30,No.7 1.2设备仪器 通强化木地板相比,三聚氰胺浸渍纸层压阻燃地板的静 某人造板企业纤维板生产线全套设备;锥形量热仪。 1.3地板生产 曲强度下降了约1 MPa,内结合强度下降了0.4 MPa,吸 水厚度膨胀率增加了0.5 ,含水率增加了1%,甲醛释 放量增加了2.5 mg/100 g,但都达到了GB/T 18102— 2007((浸渍纸层压木质地板》规定的指标要求。 表1 地板基材物理力学指标的测量结果 材料 静曲强度 内结合强度 吸水厚度 密度 含水率 甲醛释放量 /MPa /MPa 膨胀率 /(g/cm3) /(mg/100 g) 在某人造板生产企业生产一批12 iillri厚高密度纤 维板做强化地板基材,在纤维施胶的同时加入阻燃剂,不 需改变原有生产工艺和额外的设备,生产普通强化地板 基材时采用普通工艺,生产阻燃强化地板基材时每吨板 材加人15O 阻燃剂,同时脲醛树脂、石蜡的添加量增 普通地板 阻燃地板 42 41 2.3 1.9 8.5 9 0.86 0.85 6 7 6.5 9 加三分之一。将生产好的高密度纤维板进行贴面、裁截 和槽企口加工而制成125 mm×930 mm规格的强化地 板。生产工艺见图1所示。 图1 三聚氰胺浸渍纸层压阻燃地板生严工艺 1.4理化性能检测 按GB/T 18102—2007((浸渍纸层压木质地板》规定 指标值和GB/T 17657—1999(<人造板及饰面人造板理化 性能试验方法》规定的方法,检测所生产强化地板的密 度、含水率、吸水厚度膨胀率、内结合强度、静曲强度和甲 醛释放量。 1.5燃烧性能检测 按ISO 566O一1《对火的反应试验.热释放率、发烟率 和质量损失率.第1部分:热释放率(锥形量热计法)》标 准进行试验,将生产的12 mm厚普通强化木地板和三聚 氰胺浸渍纸层压阻燃地板试样于7O℃下干燥,在温度为 23±3℃、相对湿度为5O 土5 的恒温恒湿箱中调节至 质量恒重。在试验中,使用铝箔包裹试样的背面和侧面, 使用不锈钢网栅固定试样的表面,采用锥形量热仪,按照 ISO 5660—1进行试验。首先按规定程序定好锥形量热 仪,然后在50 kW/m 的热辐射功率下对样品进行试验 研究。每个样品进行3次平行试验.得到的燃烧性能参 数主要有有效燃烧热点燃时间( )、热释放速率(HRR)、 有效燃烧热(EHC)、总热释放量(THR)等。试验数据由 锥形量热仪的专用软件,并且配合EXCEL 2003和 orign8.0软件进行分析处理。 2结果与分析 2.1地板理化性能 地板理化性能测试结果见表1。 由于阻燃剂显酸性,会对脲醛树脂的胶合性能产生 一定影响,并增加板材的吸湿性。笔者采用增加三分之 一的施胶量来改善板材胶合强度;增加三分之一的施蜡 量来降低板材的吸湿性。表1为普通强化木地板和三聚 氰胺浸渍纸层压阻燃地板主要理化性能测试结果,与普 消防科学与技术2011年7月第3O卷第7期 2.2地板的主要燃烧性能 地板的主要燃烧性能见表2。 表2两种地板的主要燃烧性能 材料 点燃时间 pkHRR av—HRR EHC /kW/m2 /kW/m0 /MJ/kg 普通强化 地板 68 32O.2 110.8 12.2 阻燃强化 地板 76 121.6 75.7 10.8 锥形量热仪能够测定点燃时问、热释放速率、总放热 量、有效燃烧热等十几种参数,可以全面对整个燃烧过程 进行分析。点燃时间是指试样从受热辐射至表面有发光 火焰燃烧之间的时间,材料点燃时间愈短,其愈容易点 燃,火灾危险性愈大。延长材料的点燃时间可以在火灾 发生时为受灾人员提供更多的逃生时间,可以看出经阻 燃处理后强化木地板的点燃时间只延长了8 s,效果不是 很明显。 ’ 热释放速率(HRR)是指单位面积样品释放热量的 速率,通常应用热释放速率平均值(.avHRR)或热释放速 率峰值(pkHRR)评价材料的火灾危险性。加入阻燃剂 后,三聚氰胺浸渍纸层压阻燃地板与普通强化木地板比 pkHRR值下降了62 ,avHRR值下降了31.7 ,火灾 的危险性得到显著降低。 有效燃烧热(EHC)是在某一时刻,所测得的热释放 量与质量损失量之比,主要反映可燃性挥发气体在气相 火焰中的燃烧程度。经阻燃处理EHC下降了11.5 , 这是因为加入阻燃剂后木质材料燃烧向着可燃气体减少 而成炭增多的方向发展,有效抑制了气相燃烧。 2.3热释放速率曲线 木质材料燃烧可以分为4个阶段:水分蒸发或干燥 阶段;预炭化阶段;炭化阶段;炭化物燃烧阶段。其中炭 化阶段和炭化物燃烧阶段释放热量最多。 热释放速率是锥形量热仪所测数据中最重要的一 项。锥形量热仪可以给出材料燃烧过程中HRR随时间 的动态变化,它可以形象地反映整个火灾过程中危险性 大小变化,未处理的木质材料燃烧的热释放速率曲线会 出现两个波峰。 635 图2为普通强化木地板与三聚氰胺浸渍纸层压阻燃 地板热释放速率曲线图,普通强化地板在加热68 s后被 点燃,随着温度不断升高,木质材料剧烈炭化、分解,产生 的大量可燃气体剧烈燃烧,形成强烈的火焰,热释放速率 增加,形成第一个波峰,之后进入一段较长时间的稳定燃 烧,热释放速率曲线趋于直线,随着温度不断增加,炭化 物开始燃烧,热释放速率增多,形成第二个波峰,之后木 材进入无焰燃烧阶段。加入阻燃剂后的三聚氰胺浸渍纸 层压阻燃地板在76 S后被点燃,整个有焰燃烧过程火焰 平稳.燃烧过程比较长,实验结束后观看燃烧剩余物,炭 化程度明显高于普通地板。三聚氰胺浸渍纸层压阻燃地 板的热释放速率稳定且低于普通强化木地板,没有出现 明显的波峰,形成一条相对平滑的热释放速率曲线。 350 3()O 250 ≤200 兰150 l00 50 0 I 20 240 360 480 600 720 840 960 T/s 图2强化木地板热释放速率曲线图 经过阻燃处理的强化木地板点燃后稳定燃烧,并使 燃烧强度降低,有较低的热释放速率且消除了热释放速 率波峰,可以发生火灾时减少对受灾人员的伤害。 2.4总热释放量曲线 总放热量(THR)是指单位面积的材料从开始燃烧 到结束所释放的热量,THR愈大,材料在燃烧时所释放 的热量就愈大,即材料在火灾中的危险性就愈大。图2 为普通强化木地板和三聚氰胺浸渍纸层压阻燃地板总热 释放量曲线,也就是热释放速率的积分曲线。经过阻燃 处理后强化木地板成炭程度增加,产生的可燃气体量减 少,所以燃烧放出的热量降低。三聚氰胺浸渍纸层压阻 燃地板比普通强化木地板总热释放量降低了21.4 ,火 T/s 图3强化地板总热释放量曲线 636 灾危险性得到有效降低。 2.5综合阻燃效果 单一的某个参数只能反映材料火灾危险性的某一方 面,因此,应用单一参数评价材料火灾危险性结果可能不 一致。Petrella R V提出用pkHRR/t 和THR更加全面 地评价材料的火灾危险性。pkHRR/t 决定于pkHRR 和 两个参数,这两个参数与外部热辐射通量、通风程度 以及材料的破坏程度有关,而THE反映材料的内部能 量,独立于环境因素(外部热辐射通量、通风程度以及材 料的破坏程度)。综合pkHRR/t 和THE评价材料的火 灾危险性与大型试验结果有非常好的相关性。表3是普 通强化木地板与三聚氰胺浸渍纸层压阻燃地板pkHRR/ t 和THE值对比,经过阻燃处理后pkHRR/t。 下降了 66 ,THE值下降了21.4 ,火灾危险性降低明显。 表3强化地板pkHRR/hg和THE值 材料 pkHRR/tlg THR 普通强化地板 4.7 1O9.7 阻燃强化地板 1.6 86.2 3 结 论 (1)与普通强化木地板相比,三聚氰胺浸渍纸层压阻 燃地板的静曲强度下降了1 MPa,内结合强度下降了O.4 MPa,吸水厚度膨胀率增加了0.5 ,含水率增加了1 , 甲醛释放量增加了2.5 mg/100 g,但都达到了GB/T 18102—2007规定的指标要求。 (2)三聚氰胺浸渍纸层压阻燃地板与普通强化木地 板相比,引燃时间延长了8 S;经过阻燃处理的pkHRR值 下降了62%,avHRR值下降了31.7 ,THR值降低了 21.4 ,EHC值下降了11.5 ,热释放曲线由波动较大 的曲线变为相对平滑的曲线,热释放速率显著降低,阻燃 效果明显改善,火灾发生时可以有效减少对人的伤害。 (3)综合比较pkHRR/t 和THE值,经过阻燃处理 后,由于pkHRR降低,ti 延长,pkHRR/t 下降了66 , THE值下降了21.4 ,火灾危险性降低明显。 参考文献 [1]Gilman J W,Ritchie S J,Kashiwagi T,e£a1.Fire—retardant Ad ditives for Polymeric Materials I_Char Formation form Silica Gel Potassium CarbonateEJ].Fire and Mererals,1997,(21):23—32. [2]陈志林,李双昌.木质地板阻燃性能的研究[J].消防科学与技术, 2009,28(9):815—816. [3]纪磊,陈志林,傅峰.磷酸三聚氰胺阻燃中密度纤维板燃烧性能[J]. 消防科学与技术,2010,29(4):279—281. [4]王勇,陈禹,林贻文.几种木地板火灾危险性的锥形量热仪研究FJ]. 化学世界,2006,(11):699—702. (下转第639页) Fire Science aI】d Ted'n ̄logy,July 2011,Vol 3O,No.7 大功率手抬消防机动泵。 5.3组建高速公路专业救援队 (上接第636页) The combustion performance of flame-retardant melamine laminate flooring 高速公路救援队建设应遵循“资源共享、统一规划、 分步建设”的原则,可以依托高速公路各管理处下辖的清 障队进行组建。救援队按照高速公路规模及车流量等因 素可分等级建设,主要职能是参与高速公路车辆追尾、倾 翻、碰撞、危险品槽车泄漏等事故的处置及事故引发的火 灾的扑救,装备标准及人员配置应适应高速公路灾害事 故处置和事故引发的火灾扑救的需要。高速公路救援队 隶属于各高速公路管理处管理,属地消防部门应加强业 务指导。 GAO Jin—gui ,LI Shuang—chang , CHEN Zhi—lin ,SUN Wei—sheng。 (1.Forest College,Beihua University,Jilin Jilin 1 3 20 1 3, China;2.Research Institute of Wood Industry,Chinese Acade— my of Forestry,Beijing 1000913,China;3.Zhejiang Jiusheng Wo0d Co.,Ltd,Zhejiang Huzhou 313009,China) Abstract:Adding fire retardant while mixing the fiber and glue, 5.4加强高速公路沿线或临近消防站建设 要将加强高速公路沿线或临近消防站建设,纳入政 and making some appropriate changes in technique of produc— tion,high density fiberboard as the base material for flooring was produced,then a type of new flame—retardant melamine 府高速公路救援体系建设的一项重要内容,从体制、编 制、法律和经费保障等方面给予大力支持,使其真正成为 政府组织开展高速公路抢险救援工作的拳头力量。一是 laminate flooring was developed.According to GB/T 17657— 1999(Test methods of evaluating the properties of wood—based panels and surface decorated wood—based panels),the density, moisture content,thickness swelling rate of water absorption, internal bond strength,MOR,formaldehyde emission were tested,and the combustion performance was compared by using Cone Calorimeter.Experimental results showed that the pro— duction of flame——retardant flooring meet the requirements of 要结合高速公路流量及周边情况实际,由政府牵头在高 速公路沿线组建一批消防站,既能快速参与高速公路事 故救援,平时又能兼顾辖区火灾的扑救;二是要加大消防 经费投入,加强高速公路沿线或邻近消防站的装备建设, 配置高速公路灭火救援特种车辆装备,为承担高速公路 救援任务提供组织和物资保障;三是要加强调查研究,切 GB/T 18102—2007(Laminate flooring).Compared with ordi— nary laminate wood flooring,the flame retarded flooring has ex— tended 8 seconds to be ignited,pkHRR value of it has dropped 实掌握消防站所管辖的高速公路路段内的事故特点、规 律,有针对性地开展业务训练。 参考文献: [13王新泉,肖建兰,王明贤.我国高速公路交通事故紧急救援现状的分 析[J].中原工学院学报,2005,16(5):25—28. [2]白永浩,王军.浅谈处置公路危险化学品槽车泄漏事故[J].消防科 学与技术,2006,25(S1):88—89. by 62%,Avg—HRR values has fell by 31.7 ,EHC has de— creased by 1 I.5 ,and flame-retardant effect is obvious. Key words:flame—retardant melamine laminate flooring;cone calorimeter;combustion performance 作者简介:高金贵(1963一),男,北华大学林学院 教授,硕士生导师,博士,主要从事木材加工装备与过 程自动化、木质与非木质复合材料生产工艺及理论方 面的研究工作,吉林省吉林市,132013。 收稿日期:2011—03—12 strengthening rescue was proposed. [3]周庆,周湘川.常吉高速公路岩门界隧道火灾模式下的通风与救援 『J].消防科学与技术,2009,28(8):599—602. [4]王少飞,林志,陈建忠.山区高速公路隧道危险品运输管理对策[J]. 消防科学与技术,2010,29(7):625—629. [5]王秋或.基于应急救援体系建设的消防战略转型[J].消防科学与技 术,2009。28(2):n9—123. Rescue and status of high way accident FAN Rong—sheng .CHEN Zhi—ang。 Key words:high way;fire protection;rescue 作者简介:樊荣声,男,南京市消防支队支队长,主 (1.Nanjing Fire Detachment,Jiangsu Nanjing 210036, China;2.Jiangsu General Fire Brigade,Jiangsu Nanj ing 210036,China) Abstract:Construction situation of high way and its characteris— 要从事消防部队建设管理和灭火指挥应急救援工作, 江苏省南京市北京西路1号,210036。 收稿日期:2011一O3—11 tic in and abroad were introduced。and the harm and influence of high way accident were analysed.Based on the analysis of rescue status and problems in high way accident,the method of 消防科学与技术2011年7月第3O卷第7期 639